Etude et caractérisation d'onde de pression générée par une décharge électrique dans l'eau. Application à la fracturation électrique de roches

摘要

Dans de nombreuses régions du monde, d immenses réserves gazéifères dites non conventionnelles sont piégées dans des roches faiblement perméables qui ne peuvent pas être exploitées par des méthodes de forage classiques. Bien que très controversée, la seule méthode d exploitation de ces gisements repose actuellement sur la technique de fracturation hydraulique. Pour ces raisons, une collaboration de recherche a débuté en 2007 entre la société TOTAL et le Laboratoire de Génie Electrique de l université de Pau (récemment devenu le laboratoire SIAME), visant à étudier l opportunité d utiliser la fracturation électrique comme solution alternative à la fracturation hydraulique. Cette méthode repose sur un procédé dynamique de fracturation de la roche par application d une onde de pression créée suite à l initiation d un arc électrique dans un liquide. Ce travail, financé par TOTAL dans le cadre d une bourse CIFRE, s inscrit dans la continuité de travaux déjà engagés sur cette thématique et vise particulièrement à approfondir les connaissances concernant le cœur du procédé de fracturation : la décharge électrique dans l eau et la caractérisation de l onde de pression résultante. Dans cette optique, l importance du circuit et des paramètres électriques de l arc a été démontrée en termes d injection de courant et de transfert de puissance. Une formule empirique permettant de prévoir la valeur de la pression dynamique a, par conséquent, été établie. Afin d optimiser le rendement électro-acoustique, une étude spécifique a été menée sur l effet du mode de rupture diélectrique du fluide. Ces travaux ont également permis de proposer des solutions concernant le contrôle de la dynamique de l onde de pression. Enfin, les effets des propriétés thermodynamiques du fluide sur sa rigidité diélectrique, sur la consommation d énergie, ainsi que sur la propagation de l onde de pression ont été analysés afin d établir une série de conclusions permettant d optimiser le procédé.